Нанобактерии - Nanobacterium

На фрагменте метеорита найдены структуры Аллан Хиллз 84001

Нанобактерии (/ˌпæпoʊбækˈтɪərяəm/ NAN-ох-бак-TEER-ee-əm, пл. нанобактерии /ˌпæпoʊбækˈтɪərяə/ NAN-ох-бак-TEER-ee-ə ) является единицей или членом ранее предложенного класса проживания организмы в частности клетчатый микроорганизмы, ныне дискредитированные, размером намного меньше общепринятого нижнего предела жизни (около 200 нм для бактерии, любить микоплазма ). Первоначально на основе наблюдаемых наноразмерных структур в геологических формациях (в том числе один метеорит ) статус нанобактерий был противоречивым, и некоторые исследователи предполагали, что они представляют собой новый класс живых организмов.[1][2] способен включать радиоактивно меченый уридин,[3] а другие приписывают им более простые, абиотический природа.[4][5] Один скептик назвал их " холодный синтез микробиологии », имея в виду печально известный эпизод предполагаемой ошибочной науки.[6] Термин «кальцифицирующие наночастицы» (CNP) также использовался в качестве консервативного названия в отношении их возможного статуса как формы жизни.

Исследования склонны соглашаться с тем, что эти структуры существуют и, похоже, каким-то образом воспроизводятся.[7] Однако представление о том, что они являются живыми существами, в настоящее время в значительной степени отвергнуто, и вместо этого считается, что частицы представляют собой неживые кристаллы минералов и органических молекул.[8]

1981–2000

В 1981 году Торелла и Морита описали очень маленькие клетки, названные ультрамикробактерии. К 1982 году Макдонелл и Худ обнаружили, что они имеют размер меньше 300 нм. Они обнаружили, что некоторые из них могут проходить через мембрану 200 нм. В начале 1989 года геолог Роберт Л. Фолк обнаружил то, что позже определил как нанобактерии (пишется с двойным "n"), то есть наночастицы, изолированные из геологических образцов[9] в травертин из горячих источников Витербо, Италия. Первоначальный поиск бактериальной причины отложения травертина, растровый электронный микроскоп исследование минерала, на котором не было обнаружено бактерий, выявило очень маленькие объекты, которые оказались биологическими. Его первое устное выступление вызвало то, что он назвал «в основном каменным молчанием», на конференции 1992 г. Геологическое общество Америки ежегодный съезд.[10] Он предположил, что нанобактерии являются основными агентами осаждения всех минералов и кристаллов на Земле, образующихся в жидкой воде, что они также вызывают окисление металлов и что их много во многих биологических образцах.[10]

В 1996 году ученый НАСА Дэвид Маккей опубликовали исследование, свидетельствующее о существовании нано-окаменелостей - окаменелостей марсианских нанобактерий - в ALH84001, метеорит, происходящий из Марс и найден в Антарктиде.[11]

Nanobacterium sanguineum был предложен в 1998 году как объяснение некоторых видов патологических кальцификация (апатит в камни в почках ) от Финский Исследователь Олави Каяндер и турецкий Исследователь Нева Чифчоглу, работая в Университет Куопио в Финляндии. По мнению исследователей, частицы самовоспроизводящийся в микробиологическая культура, и исследователи также сообщили, что идентифицировали ДНК в этих структурах путем окрашивания.[12]

В статье, опубликованной в 2000 г. командой под руководством Национальные институты здравоохранения США ученый Джон Сисар далее проверил эти идеи. Он заявил, что то, что ранее описывалось как «самовоспроизведение», было формой кристаллический рост. Единственная ДНК, обнаруженная в его образцах, была идентифицирована как происходящая от бактерий. Phyllobacterium myrsinacearum, который является обычным загрязнителем в реакциях ПЦР.[4]

2001 – настоящее время

В 2004 г. Клиника Майо группа, возглавляемая Франклином Кокериллом, Джоном Лиске и Вирджинией М. Миллер, сообщила об изолировании нанобактерий от больных людей. артерии и камни в почках. Их результаты были опубликованы в 2004 и 2006 годах соответственно.[3][13] Подобные результаты были получены в 2005 году Ласло Пушкашом из лаборатории ДНК Университета Сегеда, Венгрия. Доктор Пушкаш идентифицировал эти частицы в культурах, полученных из атеросклеротических стенок аорты человека и в образцах крови пациентов с атеросклерозом, но группа не смогла обнаружить ДНК в этих образцах.[14]

В 2005 году Чифтчоглу и ее исследовательская группа в НАСА использовал вращающийся культура клеток колба, имитирующая некоторые аспекты условий низкой гравитации, для культивирования нанобактерий, подозреваемых в быстром образовании камней в почках у космонавтов. Было обнаружено, что в этой среде они размножаются в пять раз быстрее, чем при нормальной земной гравитации. Исследование пришло к выводу, что нанобактерии могут играть потенциальную роль в образовании камней в почках и, возможно, их необходимо будет проверить перед полетом экипажам.[15]

Февраль 2008 г. Публичная научная библиотека патогенов Статья (PLOS Pathogens) посвящена всесторонней характеристике нанобактерий. Авторы говорят, что их результаты исключают существование нанобактерий как живущий сущности и что они вместо этого являются уникальными самораспространяющийся сущность, а именно самораспространяющийся минерал-фетуин комплексы.[16]

Апрель 2008 г. Труды Национальной академии наук (PNAS) в статье также сообщалось, что нанобактерии крови не являются живыми организмами, и говорилось, что «CaCO3 осадки подготовлены in vitro очень похожи на предполагаемые нанобактерии с точки зрения их однородных размеров, очерченных мембранами везикулярных форм, с образованиями, подобными делению клеток, и скоплениями в виде колоний ».[5] Рост таких «биоморфных» неорганических осадков подробно изучен в 2009 г. Наука документ, который показал, что необычный рост кристаллов механизмы могут производить витерит выпадает из хлорид бария и кремнезем растворы, очень похожие на примитивные организмы.[17] Авторы прокомментировали близкое сходство этих кристаллов с предполагаемыми нанобактериями, заявив, что их результаты показали, что доказательства существования жизни не могут основываться на морфология один.

Дальнейшая работа Р. Л. Фолка и его сотрудников о важности нанобактерий в геологии включает изучение карбонат кальция Багама ооиды,[18] силикат глинистые минералы,[19] сульфиды металлов,[20] и оксиды железа.[21] Во всех этих химически разнообразных минералах предполагаемые нанобактерии имеют примерно одинаковый размер, в основном от 0,05 до 0,2 мкм. Это предполагает общность происхождения. По крайней мере, для типовой местности на Витербо, Италия, то биогенность этих крохотных ячеек поддерживается просвечивающая электронная микроскопия (ТЕМ).[22] На срезах зеленой биопласты были обнаружены образования размером от 0,4 до 0,09 мкм с определенными клеточными стенками и внутренними точками, напоминающими рибосомы; и даже более мелкие объекты с клеточными стенками и прозрачный внутренние части диаметром 0,05 мкм.[23] Культивируемый Организмы на Земле имеют такой же размер 0,05 мкм, что и предполагаемые нанобактерии на Марсе.[24]

Смотрите также

  • Микоплазма - мельчайшие известные бактерии (300 нм)
  • Наноархей - самый маленький из известных архей (400 морских миль)
  • Nanobe - возможные наименьшие формы жизни (20 нм)
  • Пандоровирус - один из крупнейших известных вирусов (1000 нм)
  • Парвовирус - мельчайшие известные вирусы (18-28 нм)
  • Питовирус - самый крупный из известных вирусов (1500 нм)
  • Прион - наименьший из известных инфекционных агентов (≈10 нм)
  • Protocell
  • Ультрамикробактерии - возможные покоящиеся формы более крупных клеток (200 нм)

использованная литература

  1. ^ Каяндер Э (2006). «Нанобактерии - размножающиеся кальцифицирующие наночастицы». Lett Appl Microbiol. 42 (6): 549–52. Дои:10.1111 / j.1472-765X.2006.01945.x. PMID  16706890.
  2. ^ Ciftcioglu N, McKay D, Mathew G, Kajander E (2006). «Нанобактерии: факт или вымысел? Характеристики, обнаружение и медицинское значение новых самовоспроизводящихся, кальцифицирующих наночастиц». J Investig Med. 54 (7): 385–94. Дои:10.2310/6650.2006.06018. PMID  17169260.
  3. ^ а б Миллер В., Роджерс Дж., Чарльзуорт Дж., Киркланд Б., Северсон С., Расмуссен Т., Ягубян М., Роджерс Дж., Кокерилл Ф., Фолк Р., Ржевуска-Лех Е., Кумар В., Фарелл-Барил Дж., Лиске Дж. (2004). «Доказательства нанобактериальных структур в кальцифицированных артериях человека и сердечных клапанах». Am J Physiol Heart Circ Physiol. 287 (3): H1115–24. Дои:10.1152 / ajpheart.00075.2004. PMID  15142839.
  4. ^ а б Цисар Дж., Сюй Д., Томпсон Дж., Сваим В., Ху Л., Копецко Д. (2000). «Альтернативная интерпретация биоминерализации, вызванной нанобактериями». Proc Natl Acad Sci USA. 97 (21): 11511–5. Bibcode:2000PNAS ... 9711511C. Дои:10.1073 / pnas.97.21.11511. ЧВК  17231. PMID  11027350.
  5. ^ а б Мартель Дж., Молодой Дж. Д. (апрель 2008 г.). «Предполагаемые нанобактерии в крови человека в виде наночастиц карбоната кальция». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 105 (14): 5549–54. Bibcode:2008ПНАС..105.5549М. Дои:10.1073 / pnas.0711744105. ЧВК  2291092. PMID  18385376.
  6. ^ Джек Манилофф, цитируемый в «Взлете и падении нанобактерий», Янг и Мартель, Scientific American, Январь 2010 г.
  7. ^ Рауль, Д; Дранкур, М; Azza, S; Наппез, С; Guieu, R; Rolain, JM; Фурке, П; Кампанья, B; и другие. (2008). «Нанобактерии - это минерало-фетуиновые комплексы». Патогены PLOS. 4 (2): e41. Дои:10.1371 / journal.ppat.0040041. ЧВК  2242841. PMID  18282102.
  8. ^ «Взлет и падение нанобактерий», Янг и Мартель, Scientific American, Январь 2010 г.
  9. ^ Исследователи приняли соглашение, по которому наночастицы, выделенные из геологических образцов, назывались или по буквам назывались нанобактерии, а таковые из биологических образцов как нанобактерии.
  10. ^ а б Народ, Роберт Л. (4 марта 1997 г.). «Нанобактерии: конечно, не вымыслы, но что они под небесами?». естественные науки. Архивировано из оригинал 9 декабря 2008 г.. Получено 2008-12-20.
  11. ^ Маккей, Дэвид С .; и другие. (1996). "Поиск прошлой жизни на Марсе: возможная реликтовая биогенная активность в марсианском метеорите ALH84001". Наука. 273 (5277): 924–930. Bibcode:1996Научный ... 273..924М. Дои:10.1126 / science.273.5277.924. PMID  8688069.
  12. ^ Kajander E, Ciftçioglu N (1998). «Нанобактерии: альтернативный механизм патогенной внутри- и внеклеточной кальцификации и камнеобразования». Proc Natl Acad Sci USA. 95 (14): 8274–9. Bibcode:1998PNAS ... 95.8274K. Дои:10.1073 / пнас.95.14.8274. ЧВК  20966. PMID  9653177.
  13. ^ Кумар В., Фарелл Г., Ю. С. и др. (Ноябрь 2006 г.). «Клеточная биология патологической кальцификации почек: вклад кристаллического трансцитоза, клеточно-опосредованной кальцификации и наночастиц». J. Investig. Med. 54 (7): 412–24. Дои:10.2310/6650.2006.06021. PMID  17169263.
  14. ^ Пушкаш Л., Тиславич Л., Разга З., Тордай Л., Кренач Т., Папп Дж. (2005). «Обнаружение нанобактерий-подобных частиц в атеросклеротических бляшках человека». Acta Biol Hung. 56 (3–4): 233–45. Дои:10.1556 / ABiol.56.2005.3-4.7. PMID  16196199.
  15. ^ Чифтчиоглу Н., Хаддад Р., Голден Д., Моррисон Д., Маккей Д. (2005). «Потенциальная причина образования камней в почках во время космических полетов: усиленный рост нанобактерий в условиях микрогравитации». Почка Int. 67 (2): 483–91. Дои:10.1111 / j.1523-1755.2005.67105.x. PMID  15673296.
  16. ^ Рауль Д., Дранкур М., Азза С. и др. (Февраль 2008 г.). «Нанобактерии - это минерало-фетуиновые комплексы». PLOS Pathog. 4 (2): e41. Дои:10.1371 / journal.ppat.0040041. ЧВК  2242841. PMID  18282102.
  17. ^ Гарсия-Руис Дж. М., Мелеро-Гарсия Э., Хайд СТ (январь 2009 г.). «Морфогенез самоорганизующихся нанокристаллических материалов карбоната бария и кремнезема». (PDF). Наука. 323 (5912): 362–5. Bibcode:2009Sci ... 323..362G. Дои:10.1126 / science.1165349. PMID  19150841. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-03-01. Получено 2009-12-03.
  18. ^ Фолк, Р.Л. и Линч. FL (2001) Органическое вещество, предполагаемые нанобактерии и образование оолитов и твердых грунтов, Седиментология, 48: 215-229.
  19. ^ Folk, RL и Lynch, FL, (1997) Возможная роль нанобактерий (карликовых бактерий) в диагенезе глинистых минералов, Journal of Sedimentary Research, 67: 583-589.
  20. ^ Фолк, Р.Л. (2005) нанобактерии и образование фрамбоидального пирита, Journal Earth System Science, 114: 369-374.
  21. ^ Фолк, Р.Л. и Карлин Дж. (2006) Приключения в железной ванне для птиц: наноструктура оксида железа и связь нанобактерий, Геологическое общество Америки, Тезисы с программами, т. 38 (3), стр. 6.
  22. ^ Киркланд, Б. и Линч, Флорида (2005) нанобактерии, Big Foot и Лох-несское чудовище - во что вы должны верить?, Геологическое общество Америки, абс. с прогр., т. 37: 253.
  23. ^ Фолк, Р.Л. и Киркланд, Б. (2007) О малости жизни: новые данные ТЕА из биопленки в горячих источниках, Витербо, Италия, Геологическое общество Америки, абс. с прил., т. 39 (6) 421.
  24. ^ Фолк, Р.Л. и Тейлор, Л. (2002) нанобактериальные изменения пироксенов в марсианском метеорите ALH84001, Метеорология и планетология, т. 37: 1057-1070.

внешние ссылки